DE1902307C - Plasmaflammengenerator - Google Patents

Description

40 frischen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

löst, daß die beiden Hilfselektroden aus zwei die

Außenelektrode über das offene Ende des Ringraumes zwischen Innenelektrode und Außenelektrode hinaus

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasma- ₄₅ verlängernden, durch mindestens einen axialen Spalt flammengenerätor mit einer zentralen Innenelektrode, voneinander getrennten Hohlzylinderhälften bestehen siner diese koaxial umgebenden und gemeinsam da- und daß die an die beiden Hohlzylinderhälften aninit einen an einem Ende offenen Ringraum begren- geschlossene zweite Spannungsquelle zwischen den jenden zylindrischen Außenelektrode, zwei außerhalb Hohlzylinderhälften ein einstellbares elektrisches dieses Ringraumes nahe seinem offenen Ende ange- 50 Feld erzeugt, das zum Verschieben einer durch Zuordneten und gegeneinander und gegen Innen- und fuhr von Mikrowellenenergie zu Innen- und Außen-Außenelektrode isolierten Hilfselektroden, einer elektrode von der ersten Spannungsquelle zwischen ersten Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung den Hilfselektroden unterhaltenen Plasmaflamme zwischen Innen- und Außenelektrode, einer zweiten gegenüber dem axialen Spalt ausreicht.
Spannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannung 55 Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung der zwischen den beiden Hilfselektroden und einer Zu- oben gestellten Aufgabe wird eine Erscheinung aus- ^:uhr!eitung zum Einspeisen eines Plasma bildenden genutzt, nämlich die Auslenkung einer Plasmaflamme 3ases in den Ringraum. gegenüber ihrer Achse unter Einwirkung elektrischer

Ein Plasmaflammengenerator dieser Art ist auf Felder, die als Störungsquelle für die Ionisierungs-Jen Seiten 173 bis 180 der Zeitschrift »Scientific 60 messung innerhalb einer Plasmaflamme auf Seite 1130 American«, Vol. 205, 1961, Nr. 5, beschrieben. Bei der Zeitschrift »ARS Journal Supplement«, Vol. 32, Jiesem bekannten Plasmaflammengenerator gibt es 1962, Nr. 7, beschrieben ist. Dabei erfolgt jedoch im .:wei voneinander elektrisch getrennte Lichtbögen, Rahmen der Erfindung eine ganz bewußte Steuerung /on denen der eine zwischen einem zentralen Kohle- dieser Erscheinung zu einem bestimmten Zweck, .tab und einem dazu koaxialen Kohlenzyünder unter- 65 während bisher das Bestreben darauf gerichtet war, halten ··· ird und der andere zwischen zwei stabför- diese als störend empfundene Erscheinung möglichst nigen Kohleelektroden brennt, die oberhalb des weitgehend zu unterdrücken.
<ohlenzylinders und des von diesem umschlossenen Bei einer bevorzugten Ausführungsform für einen

erfindungsgemäß ausgebildeten Plasmaflammengenerator sind die Hilfselektroden entlang der Achse der Plasmaflamme in eine gleiche Anzahl von einzelnen mit Gleichspannung beaufschlagbaren Teilelektroden aufgespalten.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt

Fig. la eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Spektralapparates für die Zwecke der Spektralanalyse,

Fig. Ib eine vergrößerte Darstellung des Hauptteils eines Spektralapparates entsprechend Fig. la mit der Plasmaflammi und dem Spektrometer,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spektral- linitnjntensität als Funktion der Wellenlänge für ein bestimmtes mit Hilfe des Spektralapparates nach Fig. la und 1 b ermitteltes Element,

Fig. 3a eine graphische Darstellung /vi Veranschaulichung der Beobachtungsstelle in der Plasmaflamme,

Fig. 3b eine Darstellung des Hauptabschnitts eines üblichen Generators zur Erzeugung einer hochfrequenten Plasmafackel,

Fig. 4a und 4b graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Zustandes der Plasmaflamme bei Ausführung einer Spektralanalyse mit Hilfe eines üblichen Plasmaflammengenerators,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform für einen Plasmaflammengenerator,

den Elementen bestimmt, und die Spektralanalyse läßt sich nicht mehr durchführen, wenn die Spektrallinienintensität S im wesentlichen gleich dem Rauschen.! N in dem kontinuierlichen Spektrum wird. Dcment-

sprechend muß das Verhältnis S/ tN groß gemacht werden, um eine Bestimmung auch sehr kleiner Mengen an zu analysierenden Elementen zu ermöglichen. Aus diesem Grunde muß erstens die Flamme 1 stabilisiert werden, um den Wert Λ Ν klein zu halten,

und zweitens ein geeigneter Abschnitt der Flamme verwendet werden. Als nächstes soll der Ci rund für diese Forderungen durch Festlegung der Arbeitsbedingungen für das Spektrometer und den Strahlungsdetektor erläutert werden. Die Spektrallinien-

iü intensität S eines zu bestimmenden Elementes ist eine Funktion der Temperatur der Hamme 1. u;'s Kauschen IiV hängt von derr \bschnitt der Flamme 1 ab. in dem die Beobachtung erfolgt, und ist im wesentlichen proportional zu der Intensität N des

kontinuierlichen Spektrums, wenn die Beobachtungsstelle festgelegt ist, da das Rauschen IiV durch die "luktuation der Intensität N des kontinuierlichen Spektrums, beispielsweise infolge eines Flackerns der Flamme 1, verursacht wird.

Der zentrale Abschnitt der Flamme einer Erregerquelle für die Spektralanalyse hat eine hohe Temperatur, während die Temperatur an der Flammenperipherie niedriger ist, da diese Peripherie einer

mengenerator dann, die Flamme zu stabilisieren, um die Genauigkeit und die Erkennungsgrenze für die Spektralanalyse zu verbessern. Zu diesem Zwecke wurde die Flamme bisher nach aufwärts in Richtung Kühlung durch die Umgebung unterliegt. Deshalb

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine zweite Aus- 30 ändert sich das Verhältnis S/.IN in Abhängigkeit von führungsform für einen Plasmaflammengenerator und dem Abstand der Beobachtungsstelle von der Mittel-Fig. 7a und 7b horizontale bzw. vertikale Schnitte, achse O der Flamme, dessen Vorhandensein im die jeweils den Hauptabschnitt wieder einer weiteren folgenden mit dem Ausdruck »seitliche Beobachtungs-Ausführungsform veranschaulichen. stellung« bezeichnet werden soll, und es macht einen

Die erste Aufgabe besteht bei einem Plasmaflam- 35 Unterschied für dieses Verhältnis S/. IN, ob beispielweise in Fig. 3a der Mittelpunkt O oder die Peripherie 7 der Flamme beobachtet wird. Außerdem unterscheidet sich die seitliche Beobachtungsstellung,

_iiuwii _ _ für die der Bruch S/.\N ein Maximum wird, je nach

der Schwerkraft geblasen, wie dies in Fig. 1 b ver- 40 der Art der zu analysierenden Elemente und der Veranschaulicht ist. bindungsform, in der diese Elemente in einer zu Betrachtet man nun den in Fig. la veranschau- untersuchenden Probe vorliegen, da die Parameter lichten horizontalen Schnitt durch einen Spektral- für die Spektrallinienintensität S, nämlich die Dissoapparat, so bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Flamme, ziationsenergie der in der Probe enthaltenen Verrnndie Bezugszahl 2 ein Spektrometer, die Bezugszahlen 3 45 düngen, die Anregungsenergie fur die SpektralUnien und 4 Eintritts- bzw. Austrittsspalte, die Bezugs- usw., eine Funktion der Temperatur sind und von zahl Z einen Strahlungsdetektor und die Bezugszahl 6 den zu analysierenden Elementen und den in der ein konkaves Gitter. Wird durch Drehung des kon- Probe enthaltenen Verbindungen abhangen und die kaven Gitters 6 eines solchen Apparates ein Spektrum Intensität N des kontinuierlichen Spektrums sich aöüberstrichen, so ergibt sich an dem Strahlungsdetek- 50 hängig von der Wellenlänge der Spektruliinien ändert, tor 5 eine Strahlungsverteilung über die Wellenlänge, Für den Fall einer Analyse unter Ausnutzung der wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Strahlui.gsabsorption durch die Atome des zu bein Fig. 2 bezeichnet das Bezugssymbol S die stimmenden Elements, also der Methode der bpek-Intensität einer Emissionslinie eines zu analysierenden ' tralanalyse, bei der die Erscheinung ausgenutzt wird, Elementes, die im folgenden als Spektrallinieninten- SS daß eine von einem Element bei hoher Temperatur

sität bezeichnet werden soll, das Bezugssymbol N die Intensität des von der Flamme 1 ausgesanclten kontinuierlichen Spektrums, wobei selbstverständlich ein Bandenspektrwm, das durch das verwendete Spektrometer nicht mehir aufgelöst werden kann, mit eingeschlossen ist, um", das Bezugssymbol . IN die durch Instabilitäten der Flamme 1 hervorgerufene Fluktuation in der Intensität des kontinuierlichen Spektrums, die im folgenden als Rauschen bezeichnet werden soll. Nun nimmt die Spektrallinienintensität S mit abnehmender Konzentration an dem zu bestimmenden Element ab. Wie oben erwähnt, ist die Spektrallinienintensität 5 durch die Menge an zu analysierenausgesandte Spektrallinic von den Atomen des gleichen Elements bei niedriger Temperatur absorbiert wird, gibt es ebenfalls eine optimale seitliche Beobachtungsst.;llung, die von der Art der zu bestimmen-

den Elemente und von den die Probe bildenden Verbindungen abhängt, da auch in diesem Falle die Dichte der absorbierenden Atome und der sonstigen Atome je nach der Lage in der Flamme eine andere ist.

65 Kurz zusammengefaßt sieht man also, daß es für die Ausführung von Spektralanalysen von großer Bedeutung ist, eine geeignete seitliche Beobachtungsstellung in Abhängigkeit von der Art der zu analy-

erenden Elemente und der die Probe bildenden weist und die das Spektrometer erreichende Lichterbindungen zu wählen, um die Meßgenauigkeit intensität nur gering ist.

nd die Erkennungsgrenze für die Spektralanalyse Wird die Flamme dagegen in Richtung ihrer Achse ι steigern. Nun ist es jedoch bei einem üblichen beobachtet, so vergrößert sich die Lichtintensität pektralapparat sehr schwierig, die seitliche Beob- 5 um das Verhältnis zwischen der Länge der Flamme jhtungsstellung zu verändern. Das bedeutet nämlich, in Axialrichtung und ihrem Durchmesser gegenüber aß zunächst das Bild der Flamme auf den Spektro- einer Beobachtung der Flamme in seitlicher Richleterspalt fokussiert und anschließend die Flamme tung. Dieses Verhältnis liegt für den Fall der üblicher- :itlich verschoben werden muß, wozu man jedoch weise benutzten, durch hochfrequente Fackelenten gesamten Flammengenerator, also beispielsweise 10 ladung oder Verbrennung erzeugten Plasmaflamnicn η Falle einer hochfrequenten Fackelentladung ein etwa bei 10, und dementsprechend wird die Lichtlagnetron mit Hohlleitern, Wasserleitungen und ausbeute dann etwa lOmal so groß. In diesem Falle iaszuleitungen oder im Falle von Verbrennung- kann dann die Breite des Spaltes eng genug gemacht ammen Gasleitungen verschieben muß, um eine werden und lassen sich damit Genauigkeit und Hrilche seitliche Verschiebung der Plasmaflamme zu 15 kennungsgrenze entsprechend verbessern, •reichen, und dies verlangt naturgemäß eine um- Wie man in Fig. 4a erkennt, wird die Flamme 1 ingreiche Antriebseinrichtung und macht eine rasche senkrecht zur Richtung der Schwerkraft geblasen, um erschiebung unmöglich. Außerdem ist es im all- eine Beobachtung in Richtung ihrer Achse zu ermüg- ;meinen sehr schwierig, das Spektrometer beweglich liehen. Jedoch ergibt sich in diesem Falle ein Pro-ι machen, da ein solches Spektrometer im allge- 20 blcm insofern, als die Flamme 1 durch Gaskonvekleinen ausgedehnt und schwer ist und ein Präzisions- tion in der in Fig. 4b veranschaulichten Weise nach -rät darstellt. oben gebogen wird, wodurch sich Instabilitäten in

Betrachtet man weiter den Sonderfall des in Fig. 3 b der Flamme ergeben und die Erkcnnuncsgrenze sich

;ranschaulichtcn Flammengenerators mit hochfre- wieder verschlechtert.

uentcr Fackelentladung, so sieht man, daß die 25 Aus diesen Überlegungen ersieht man also, da!.< ^;lasmafiamme von einem Außenleiter 9 umgeben ist, sich eine Beobachtung der Flamme je nach der Lichter eine Verlängerung des Außenleiters eines Ko- intensität sowohl in Richtung der Flammenachsc :iK xialhohlleitcrs nach oben über das Ende des züge- auch in Richtung einer dazu senkrechten Achse vor ,örigen Innenleiters 10 hinaus darstellt und Verluste nehmen läßt, daß sich jedoch in beiden Fällen η hochfrequenter elektrischer Energie infolge von 30 Schwierigkeiten ergeben, wie sie oben dargestell; \bstrahlung des Entladungsplasmas vermindern und sind, und beide Möglichkeiten daher praktisch nu Iu nstabilitäten in der Plasmaflamme durch Turbulenz- recht brauchbar sind.

rscheinungen in dem Gasstrom verhindern soll. Die Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eine-

icobachtung der Flamme erfolgt dann durch ein Plasmaflammengencrators, bei dem sich ein bclie-

Ieincs in dem Außenleiter vorgesehenes Beobach- ₃₅ biger Abschnitt der Plasmaflamme ausnutzen läßt

jngsfenster 8, und es wird dann sehr schwer, die indem man die Plasmaflamme in einer gewünschten

Etliche Beobachtungsstellung für die Flamme zu Richtung abbiegt. Dabei soll weiter ein Plasmaflam-

ndern. mengenerator geschaffen werden, bei dem das Rau-

Drittens muß man zwecks Erhöhung des Auf- sehen Λ N gering ausfällt und das Verhältnis Si IΛ

Dsungsvermögens des Spektrometers die Breite der 40 durch Stabilisierung der Plasmaflamme groß wird

•palte 3 und 4 des Spektrometers verringern, um die Als nächstes soll ein mit einer hochfrequenten

•rkennungsgrenze zu verbessern. Das bedeutet, daß Fackelentladung arbeitender Generator beschrieben

unächst die Erkennungsgrenze durch Entfernen der werden, wie er in Fig. 5 veranschaulicht ist Dabei

iinwirkung naheliegender Linien verbessert wird, wird an erster Stelle der Fall erörtert bei dem eine

ind außerdem läßt sich das Verhältnis SlN und 45 Plasmaflamme in stabiler Weise in einer Richtune

bensodas Verhältnis SI. \N durch eine hinreichende senkrecht zur Richtung der Schwerkraft geblasen

Verringerung der Spaltbreite vergrößern, da die wird. In Fig.5 bezeichnet die Bezugszahll eine

,pektralhnienintensitat S nahezu direkt proportional Plasmaflamme, die Bezugszahl Il einen rechteckiecn

:u der Spaltbreite ist, während für die Intensität N Wellenleiter, die Bezugszahl 12 d™ SShS

les kontinuierlichen Spektrums eine angenäherte 50 leiter, die Bezugszahl 13 den Innenleiter des Koaxial-

»roportionalität zu dem Quadrat der Spaltbreite be- hohlleiters 12, die Bezugszahl 14 eine El»ktrode die

teht und sich auf diese Weise ebenfalls die Erken- Bezugszahl 15 einen Einlaß für die zu analysierende

lungsgrenze verbessern läßt. Probe und für ein Plasma bildendes Gas die Bezugs-

Jedoch läßt sich die Breite der Spalte dann, wenn . zahl 16 einen Isolator, die Bezueszahl 17 eine untere

lie als Erregungsquelle dienende Flamme nicht hell 55 Korrekturelektrode, die Bezueizahl 18 eine obere

;enug ist, und insbesondere dann, wenn eine Ana- Korrekturelektrode, die Bezugszahi 19 eine Gleich

;yse von Elementen vorgenommen werden soll, deren Spannungsquelle, die Bezueszahl 20 einen Schlitz

Spektrallinien bei kurzen Wellenlängen im Bereich zwischen den Elektroden 17 und 18 die Bezueszah!

/on etwa 2000 Α-Einheiten liegen, wo die Absorp- 21 einen verstellbaren Kolben die Bezueszahl 22

ion durch das Fokussierungssystem groß i.-t, also 60 eine Isolatorplatte, die den 'Koaxialhohlleiter 12

beispielsweise für die Elemente Kohlenstoff, Phos- gleichstrommäßig gegen die Korrekturelektroden 17

iihor, Schwefel usw., nicht stark genug verengen, da und 18 isoliert, ihn aber kapazitiv für Wechselstrom

is dann eine Begrenzung durch die Strahlungserken- mit diesen Elektroden koppelt und die Bezueszahl lungskapazität des Strahlungsdetektors 5 gibt. Ins- 24 eine isolierende Scheibe die eine Verbindunasiesondere läßt sich für den Fall einer seitlichen Be- 65 schraube 23 von den Korrekturelektroden 17 und 18 obachtungsstellung das Licht der Flamme nicht effek- isoliert. Dc koaxiale Hohlleiter 12 in dem är üv ausnutzen, da die Flamme senkrecht zur Richtung Plasmaflamme 1 entsteht is· so angeordnet d-ß der optischen Achse eine große Ausdehnung auf- seine Achse senkrecht auf der Richtung der Schwer-

kraft steht so daß die Plasmaflamme 1 in einer zu Der konstruktive Aufbau des Spektralapparates

der RehJuni de-Schwerkraft senkrechten Richtung nach F ig. 7 a und 7 b ist der gleiche wie bei dem

der Kicmung aer_»-» . Spektralapparat nach F i g. 5, lediglich der Koaxial-

^aUlrd^aSin dem rech eckigen Wellenleiter 11 durch hohlleiter 1*2 ist bei der Ausführungsfon, der Erfin-

Zufu Ϊ? von SSkrowe lenencrgie von der Unterseite 5 dung gemäß Fig. 7a und 7b nach oben gerichtet,

de rechteckigen,WellenleiterTlI her sin elektroma- zeigt also in Richtung der Schwerkraft so daß die

des rechteckigen weiiemeu _hochfreqUenter Plasmaflamme 1 entlang der Richtung der Schwer-

ISm durch deTlnftnlei kraft nach oben ausgeblasen wird Der Schlitz 20

?eEl2 Die hochfrequente Energie wird dann in dient gleichzeitig als Beobachtungsfenster fur den

dem Koaxiälhohlleiter 12 weitergeleitet, und der io Lichlaustritt. Die in der gleichen Weise wie oben fur

sXe des Innen eiters 13, d.h. der Elektrode 14, den Spektralapparat gemäß F ig. 5 beschrieben er-

wkd eine hochf? quente Spannung zugeführt. Dann zeugte Plasmaflamme 1 wird in den Zwischenraum

wird der verstehe Kolben 21 so bewegt, daß er in zwischen der in F. g. 7 a und 7b nichtmehr oberen

Tine Stelunß kommt, in der die hochfrequente Ener- sondern linken Korrekturelektrode 18 und der in

sie praktisch in eKem Bereich verbraucht wird, wo ,₅ Fig. 7a und 7b nicht mehr unteren, sondern rechten

die Entladungsplasmaflamme 1 entsteht. Auf der an- Korrekturelektrode 1 emgeblasen, wobei die Korrek-

Heren Seite wird die Entladungsplasmaflamme 1 turelektroden 17 und 18 wieder durch den Isolator 16

durch Einführung eines ein Plasma bildendes Gas und den Schlitz 20 gegeneinander isoliert sind,

durch den Saß 15 für dieses Gas in den die Elek- Wird nun an die Korrekturelektroden 17 und 18

frode 14 cn haltenden Abschnitt des Koaxialhohl- _ao über die Gleichspannungsquelle 19 eine Spannung

K 12 erKUgt In diesem Zeitpunkt wird die zu von solcher Polarität angelegt, daß die linke ElekuchenTe Probe in die Entladungsplasma- trode 18 positiv und die rechte Elektrode 17 negativ

Pb i d id dften die positiven Ionen in der Plasma

untersuchenTe Probe in die Entladungsplasma- trode 18 positiv und die rechte Elektrode 17 negativ flamme 1 eingeführt, indem man diese Probe in dem wird, so driften die positiven Ionen in der Plasmadas^ PIaLa bildenden Gas in Form von Gas oder flamme 1 nach rechts, d. h. auf die Seite der nega-NelelSereiert Die so entstehende Plasmaflamme 1 _a5 tiven Elektrode 17 zu. Dabei kollidieren diese posi-JrAI in Hen Raum zwischen der oberen Korrektur- tiven Ionen mit neutralen Gasmolekülen. Gase hoher eYektrod Γ18 und der unteren Korrekturelektrode 17 Temperatur in der Flamme 1 werden also in RichenSeblasen die durch den Isolator 16 und den tung der Ionenbewegung, d. h. nach rechts geschoben, Schlitz 20 elektrisrh gegeneinander isoliert sind. Wird und die Flamme 1 wird in die m F ι g. 7 b mit 25 bem dSseKekt röden^gi7 und 18 von der Gleichspan- 30 zeichnete Form umgebogen Das Ausmaß der Umnunesquene 19 her eine Spannung von solcher PoIa- biegung der Plasmaflamme 1 ändert sich in Abhan-S XeLt daß die obere Korrekturelektrode 18 gigkeit von der Größe der von der Gleichspannungsnos tiv und die untere Korrekturelektrode 17 negativ quelle 19 her angelegten Spannung. Da damit die Ξ so werden die positiven Ionen in der Plasma- Relativlage von Beobachtungsfenster (Schlitz 20) und flamme 1 in Richtung nach unten gedrängt. Dabei 35 Plasmaflamme 1 in Radialrichtung der PlasmakSeren diese positiven Ionen mit neutralen Gas- flamme 1 mit dem Ausmaß der Abbiegung der mo ekülen und werden Gase von hoher Temperatur Plasmaflamme variiert laßt sich die seitliche Beob-S der Flamme in Richtung der Bewegung der Ionen, achtungsstellung durch Veränderung der an die Elek-H h nach abwärts gestoßen. Bei passender Einstel- troden 17 und 18 angelegten Spannung ohne Bewelune der von der Gleichspannungsquelle 19 abgege- 40 gung der Entladungseinrichtung, also beispielsweise benen Spannung lassen sich die elektrischen Kräfte, des Koaxialhohlleiters 12 verändern die eine Abwärtsbewegung der Ionen hervorrufen, Bei einem in dieser Weise aufgebauten Spektral-

und eine von der Gaskonvektion herrührende Kraft, apparat mit einer Kombination einer solchen Abdieetae Aliening der Plasmaflamme 1 nach oben lenkeinrichtung für die Plasmaflamme 1 der Erregerhervöirufen würde, gegenseitig im Gleichgewicht hai- _v5 quelle und einem Spektrometer und einem Detektoi ten so daß die P Jmaflammel genauso stabilisiert läßt sich die gewünschte seitliche Beobachtungs. werden kann, als ob sie entlang der Richtung der stellung durch bloße Änderung der an die Elek ro Schwerkraft nach oben geblasen würde. den 17 und 18 angelegten Gleichspannung einstellen

Dementsprechend läßt sich bei einem Spektral- ohne daß man den Plasmaflammengenerator al: Tt Ηργ rine solche Einrichtung zum Ablenken 50 Ganzes oder einen Teil davon mechanisch zu be 2Αηϊ der E^gerSeiein Kombination mit wegen braucht. Dadurch wird die Einrichtung zu Einern Spektrometer und einem Detektor enthält, die Änderung der seitlichen Beobachtungslage sehr ein pSaflarnme in Richtung ihrer Achse beobachten, fach, und die optimale seitliche Beobachtungslagi ohnTdaß dadurch Instabilitäten auftreten, und man läßt sich sehr rasch ermitteln, und damit kann mai kaün daher im Vergleich zu einer seitlichen Beobach- 55 auch die Messung als Ganzes sehr schnell durch tunesstellung bisheriger Art eine größere Lichtaus- führen.

beute erzielen und dementsprechend den Spalt des Außerdem läßt sich dann, wenn die Entsprechun

Soektrometers eng genug halten und kommt so zu zwischen der Art des zu bestimmenden Elemente einer Spektralanalyst mit guter Genauigkeit und Er- und der Art der die Probe bildenden Verb.ndunge kennuneserenze 60 einerseits und der optimalen seitlichen Beobachtungs

Als nächstes soll an Hand des in F i g. 7 a und 7b stellung andererseits d. h die benötigte Gleich als Ausführungsbeispiel für einen Plasmagenerator spannung einmal m dieser Weise hergestellt ist d. dargestellten, mit einer hochfrequenten Fackelentla- Analyse vieler Elemente rasch mit.bester Erken dune arbeitenden Generators erläutert werden, wie nungsgrenze und Genauigkeit durchfuhren, bei einem Plasmaflammengenerator die seitliche Be- 6₅ Obwohl oben als Beispiel für einen Plasma obachluncslage verändert werden kann, ohne daß flammengenerator ein Generator mit einer hoch dazu der gesamte Plasmaflammengencralor bewegt frcqucntcn Fackelentladung beschrieben worden ist 7u werden braucht ^Υκ& ^{es auf dcr Hand}' ^{daß slch dlc} S^Ieichcn günstiger

Wirkungen, wie oben beschrieben, auch bei anderen Plasma.flammengeneratoren, wie beispielsweise Gleichspannungsplasmastrahlen oder Verbrennungsflammen, erzielen lassen. Außerdem läßt sich dann, wenn man die Korrekturelektroden und auf beiden Seiten entlang der Achse der Plasmaflamme 1 in voneinander getrennte Teilelektroden 17, 17' und 17" bzw. 18, 18' und 18" unterteilt und ihnen in der in F i g. 6 veranschaulichten Weise Gleichspannungen von Spannungsquellen 19, 19' und 19" zuführt, eine

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stabile Plasmaflamme durch einfache Einstellung jedes einzelnen elektrischen Gleichfeldes sogar dann erzielen, wenn die Plasmaflamme auf beiden Seiten ihrer Achse nicht gleichförmig ist.

Wie oben beschrieben, läßt sich mit Hilfe des vorliegenden Plasmagenerators eine rasche Spektralanalyse mit guter Genauigkeit und Erkennungsgrenze durchführen, und dementsprechend groß ist auch der praktische Nutzen des vorliegenden Plasmaflammengenerators.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Kohlestabes senkrecht zu letzterem angeordnet sind. Patentansprüche: Für die Erzeugung des ersten Lichtbogens zwischen dem ersten Kohlestab und dem ihn umgebenden

1. Plasmaflammengenerator mit einer zentralen Kohlenzylinder dient ^J^^S^; Innenelektrode, eine? diese koaxial umgebenden 5 während der zweite Lichtbogen zwischen den beiden und gemeinsam damit einen an einem Ende weiteren Kohlestaben ^dur\"^e/^7_AE'^e offenen Ringraum begrenzenden zylindrischen *^^^»»^^^^^^^^ Außenelektrode, zwei außerhalb dieses Ring- ist noch eine Zufuhrleitung fur ein^Plasma bildendes raumes nahe seinem offenen Ende angeordneten Gas vorgesehen, die in den zw sehen en, 2 und gegeneinander und gegen Innen-und Außen- » Koh'estab und dem dazu Koaxialen Kohlenzyl.nder elektrode isolierten Hilfselektroden, einer ersten frei bleibenden Ringraum mu^t. DJe beidtenzu-Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung sätzlichen Kohlestäbe dienen,dabei als Hilfselektroden zwischen !linen- und Außenelektrode, einer zwei- und sollen eine Steigerung der erreichbaren Plasma-

. C-, _._n Ii ._ Λ...Ι.. :—, ci.:.u n-._mm».,te_mrvratiir durch eine nachträgliche fcrergie-

spannung zwischen den beiden Hilfselektroden 15 zufuhr bewirken. Zu diesem Zwecke sind sie relauv und einer Zuführleitung zum Einspeisen eines zu der zwischen dem ersten Kohlestab und dem dazu Plasma bildenden Gases in den Ringraum, da- koaxialen Kohlenzylinder unterhaltenen Plasmadurch gekennzeichnet, daß die beiden flamme einerseits und einem zusätzlichen Magnetfeld Hilfselektroden (17 und 18) aus zwei die Außen- andererseits so angeordnet, daß die von ihnen auselektrode (12) über das offene Ende des Ring- 20 gehenden elektrischen Kräfte fur die geladenen IeH-raumes zwischen Innenelektrode (13) und Außen- chen in der Plasmaflamme diese in Richtung der elektrode (12) hinaus verlängernden, durch min- Flammenachse und auf den ersten Kohleitab zu bzw. destens einen axialen Spalt (20) voneinander ge- bei umgekehrter Ladung von diesem weg zu bewegen trennten Hohlzylinderhälften bestehen und daß suchen. Bei dem bekannten Plasmaflammengenerator die an die beiden Hohlzylinderhälften ange- a₅ lassen sich auf diese Weise zwar geeignete Energieschlossene zweite ioannungsquelle (19) zwischen Verhältnisse bei der Flammenerzeugung gewährleisten, den Hohlzylinderhälften ein einstellbares elektri- jedoch erweist es sich für den praktischen Einsatz des sches Feld erzeugt, das zum Verschieben einer Plasmaflammengenerators im Rahmen der Spektraldurch Zufuhr von Mikrowellenenen-ie zu Innen- analyse als nachteilig, daß der geometrische Ort der und Außenelektrode von der ersten Spannungs- 30 Plasmaflamme nicht verändert werden kann, ohne quelle zwischen den Hilfselektroden unterhal- daß dazu der gesamte Plasmafiammengenerator betenen Plasmaflamme gegenüber dem axialen wegt wird.

Spalt ausreicht. Ausgehend von diesem Stand der Technik hegt

2. Plasmaflammengenerator nach Anspruch 1, daher der Erfindung die Aufgabe *u_fcrunde, einen dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden 35 Plasmaflammengenerator der eingangs erwähnten Art entlang der Achse der Plasmaflamme (1) in eine so auszubilden, daß er tine gesteuerte Querverschiegleiche Anzahl von einzelnen mit Gleichspan- bung der Plasmaflamme gegenüber ihrer Achsrichnung beaufschlagbaren Teilelektroden (17, 17', tung und damit auch quer zu einem zu dieser Achs-17" bzw. 18, 18', 18") aufgespalten sind. richtung parallelen Beobachtungsspalt mit rein elek-